JP2008309776A - Optical fiber vibration sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber vibration sensor with high detection sensitivity. <P>SOLUTION: This optical fiber vibration sensor includes a light source, an optical receiver, an optical dividing/coupling part, a signal processing unit, and a fiber loop part made of an optical fiber. Part of the optical fiber composing the fiber loop part is installed within a housing of a main body of the optical fiber vibration sensor and another part of the optical fiber composing the fiber loop part is installed outside the housing as a vibration detecting optical fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、検出感度のよい光ファイバ振動センサに関する。   The present invention relates to an optical fiber vibration sensor with good detection sensitivity.

従来、ループ状の光ファイバ中に左右両回りの光を伝搬させ、周回した左右両回り光を干渉させ、その干渉光の強度変化を測定することで光ファイバに加えられた物理的外乱(振動、衝撃)を検出するセンサとして、図7のようなサニャック干渉方式の振動センサが知られている。   Conventionally, a physical disturbance (vibration) applied to an optical fiber by propagating light in both directions on the left and right in a loop-shaped optical fiber, interfering with the circular light in both directions, and measuring the intensity change of the interference light. As a sensor for detecting the impact), a Sagnac interference type vibration sensor as shown in FIG. 7 is known.

図7において、光ファイバ振動センサ101は、光源102と、受光器103と、光ファイバからなるファイバループ部104と、該ファイバループ部104に上記光源102からの光を左右両回りに入射させると共に、上記ファイバループ部104から出射された左右両回りの出射光を干渉させて干渉光を上記受光器に導く光分岐結合部105と、上記受光器103が受光した干渉光の受信信号を処理する信号処理ユニット106とを備え、上記ファイバループ部104を構成する光ファイバを振動検出用光ファイバとして振動検出対象物に敷設したものである。   In FIG. 7, an optical fiber vibration sensor 101 includes a light source 102, a light receiver 103, a fiber loop portion 104 made of an optical fiber, and makes the light from the light source 102 enter the fiber loop portion 104 in both directions. The optical branching / coupling unit 105 that guides the interference light to the light receiver by interfering with the left and right outgoing light emitted from the fiber loop unit 104 and the reception signal of the interference light received by the light receiver 103 are processed. A signal processing unit 106 is provided, and an optical fiber constituting the fiber loop unit 104 is laid on a vibration detection object as a vibration detection optical fiber.

ファイバループ部104をフェンスに敷設しておくと、フェンスが揺れたとき、ファイバループ部104に回転角速度が生じたときと同じような受光信号が得られる。サニャック干渉方式振動センサでは、振動数や振幅の絶対値は検出できないが、あらかじめ何か特定のものがフェンスに当たったときの受光信号の変化を調べて比較用サンプルとしておき、その後検出される受光信号の変化を比較用サンプルと比較して特定のものがフェンスに当たったことを認識するようにできる。この方式は、立ち入り禁止区域、民家などで人がフェンスを揺すったことを検知したり、道路や鉄道の防護壁が落石で揺れたことを検知することに応用できる。   When the fiber loop portion 104 is laid on the fence, when the fence is shaken, a light reception signal similar to that when a rotational angular velocity is generated in the fiber loop portion 104 is obtained. The Sagnac interferometer vibration sensor cannot detect the absolute value of the frequency or amplitude, but it examines the change in the received light signal when a specific object hits the fence in advance and sets it as a comparative sample. The change in signal can be compared with a comparative sample to recognize that a particular hit the fence. This method can be applied to detect that a person has shaken a fence in a restricted area, a private house, etc., or to detect that a protective wall of a road or a railway has been shaken by falling rocks.

特開2003−247887号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-247887

しかしながら、特開2003−247887号公報に開示されるサニャック干渉方式振動センサは、ファイバループ部104の場所によって感度が異なるという感度特性を有する。これは、ファイバループ部104のループ長方向中央部近傍では、光分岐結合部で分岐された左右両回りの光がほぼ同時刻に通過するため、振動による位相差が発生しにくいことによる。特に、ファイバループ部104の中間点では感度はゼロとなる。このため、ファイバループ部104が敷設された振動検出対象物において、場所によって振動を検知する感度が不均一になる。   However, the Sagnac interference vibration sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-247887 has a sensitivity characteristic that the sensitivity varies depending on the location of the fiber loop portion 104. This is because, in the vicinity of the center portion in the loop length direction of the fiber loop portion 104, light on both the left and right sides branched by the light branching and coupling portion passes at approximately the same time, and therefore, a phase difference due to vibration is unlikely to occur. In particular, the sensitivity is zero at the midpoint of the fiber loop portion 104. For this reason, in the vibration detection target object in which the fiber loop portion 104 is laid, the sensitivity for detecting vibrations varies depending on the location.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、良好かつ均一の検出感度を有する光ファイバ振動センサを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber vibration sensor that solves the above problems and has good and uniform detection sensitivity.

上記目的を達成するために本発明は、光源と、受光器と、光を分岐又は結合する光分岐結合部と、上記受光器からの受信信号を処理する信号処理ユニットと、上記光分岐結合部により分岐された光をそれぞれ左回り光・右回り光として伝搬するファイバループ部と、上記光源、上記受光器、上記光分岐結合部、上記信号処理ユニット及び上記ファイバループ部の一部を収納する筐体とを備え、上記光分岐結合部の一側が上記光源と上記受光器に接続され、他側が上記ファイバループ部に接続された光ファイバ振動センサにおいて、上記光分岐結合部は、上記光源及び上記受光器が接続される第1光カプラと、上記第1光カプラからの光を直線偏光する偏光子と、上記偏光子からの光を分岐して上記ファイバループ部にそれぞれ入射すると共に上記ファイバループ部からの出射光を結合する第2光カプラとを備え、上記ファイバループ部には位相変調器が設けられると共に、上記ファイバループ部を構成する光ファイバの一部が光ファイバ遅延部として上記筐体内に設けられ、上記ファイバループ部を構成する残りの光ファイバは振動検出用光ファイバとして上記筐体の外部に敷設されるものである。   To achieve the above object, the present invention provides a light source, a light receiver, a light branching / coupling unit for branching or coupling light, a signal processing unit for processing a received signal from the light receiver, and the light branching / coupling unit. And a part of the fiber loop part that propagates the light branched off as left-handed light and right-handed light, and the light source, the light receiver, the light branching and coupling part, the signal processing unit, and the fiber loop part. An optical fiber vibration sensor in which one side of the optical branching and coupling unit is connected to the light source and the light receiver and the other side is connected to the fiber loop unit, the optical branching and coupling unit includes the light source and A first optical coupler to which the light receiver is connected; a polarizer that linearly polarizes light from the first optical coupler; and the light from the polarizer is branched and incident on the fiber loop portion. A second optical coupler that couples the light emitted from the fiber loop unit, and a phase modulator is provided in the fiber loop unit, and a part of the optical fiber constituting the fiber loop unit is an optical fiber delay unit The remaining optical fibers constituting the fiber loop portion are laid outside the casing as vibration detection optical fibers.

上記光ファイバ遅延部は、上記ファイバループ部を構成する光ファイバの少なくとも半分の長さを有してもよい。   The optical fiber delay unit may have a length at least half that of the optical fiber constituting the fiber loop unit.

上記振動検出用光ファイバは、並列に並べた2心の光ファイバの一端同士を直接または折り返し用光ファイバを用いて接続して形成されてもよい。   The vibration detection optical fiber may be formed by connecting one end of two optical fibers arranged in parallel directly or using a folding optical fiber.

上記振動検出用光ファイバは、上記筐体の外部に設けられた上記ファイバループ部が折り返されると共に可撓性を有するチューブ内に設けられてもよい。   The vibration detection optical fiber may be provided in a flexible tube while the fiber loop portion provided outside the casing is folded back.

上記筐体と、該筐体に対して着脱自在に設けられた上記振動検出用光ファイバとを備えてもよい。   You may provide the said housing | casing and the said optical fiber for vibration detection provided so that attachment or detachment with respect to this housing | casing was possible.

上記光源、上記受光器、上記光分岐結合部に用いられる光ファイバ及び上記ファイバループ部を構成する光ファイバが偏波面保存ファイバであってもよい。   The optical fiber used for the light source, the light receiver, the optical branching and coupling unit, and the optical fiber constituting the fiber loop unit may be a polarization-maintaining fiber.

更に、本発明は、光源と、
受光器と、
左回り光・右回り光を伝搬するループ構造を備えたファイバループ部と、
一側が上記光源と上記受光器に接続され、他側が上記ファイバループ部に接続され、光源から出力された光を分岐して上記ファイバループ部に入力し、ファイバループから出力された光を結合して受光器に入力する光分岐結合部と、
左回り光と右回り光に位相差を与える位相変調器とからなり、
ファイバループ部の一部は測定対象に敷設されるセンサケーブルを構成し、ファイバループ部の少なくとも半分はセンサケーブル外に設けられることを特徴とする光ファイバ振動センサを提供する。
The present invention further includes a light source;
A receiver,
A fiber loop with a loop structure that propagates counterclockwise and clockwise light;
One side is connected to the light source and the light receiver, and the other side is connected to the fiber loop unit. An optical branching and coupling unit that inputs to the receiver,
It consists of a phase modulator that gives a phase difference between left-handed light and right-handed light,
An optical fiber vibration sensor is provided in which a part of the fiber loop portion constitutes a sensor cable laid on a measurement object, and at least half of the fiber loop portion is provided outside the sensor cable.

センサケーブルは並列に配置された2つの光ファイバ部で構成してもよい。   The sensor cable may be composed of two optical fiber portions arranged in parallel.

ファイバループ部の半分の部分の一部は光ファイバ遅延部を構成してもよい。   A part of the half of the fiber loop portion may constitute an optical fiber delay portion.

光分岐結合部は偏光子を有してもよい。   The light branching and coupling part may have a polarizer.

2つの光ファイバ部は1本の光ファイバを折り返すことにより形成してもよい。   The two optical fiber portions may be formed by folding back one optical fiber.

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits the following excellent effects.

(1)検出感度がよい。   (1) Good detection sensitivity.

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(光ファイバ振動センサ1の構成)
図1、図2(a)、図2(b)、図3(a)、図3(b)及び図4に示されるように、本願発明に係る光ファイバ振動センサ1は、筐体10aを含む振動センサ本体10と、振動センサ本体10の筐体10a外に敷設される振動検出用光ファイバ9とで構成される。
(Configuration of optical fiber vibration sensor 1)
As shown in FIGS. 1, 2 (a), 2 (b), 3 (a), 3 (b), and 4, the optical fiber vibration sensor 1 according to the present invention includes a housing 10 a. The vibration sensor main body 10 including the vibration sensor main body 10 and the vibration detection optical fiber 9 laid outside the housing 10a of the vibration sensor main body 10 are configured.

図1に示されるように、振動センサ本体10は、光源2と、受光器3と、光を分岐又は結合する光分岐結合部5と、受光器3からの受信信号を処理する信号処理ユニット7と、筐体10aと、一部が振動検出用光ファイバ9として筐体10aの外に敷設されるファイバループ部(光閉回路)4とを備える。   As shown in FIG. 1, the vibration sensor main body 10 includes a light source 2, a light receiver 3, an optical branching / coupling unit 5 that branches or combines light, and a signal processing unit 7 that processes a received signal from the light receiver 3. And a housing 10a, and a fiber loop portion (optical closed circuit) 4 partially laid outside the housing 10a as the vibration detecting optical fiber 9.

ファイバループ部4は、筐体10a内に、位相変調器6と、光ファイバ遅延部8を備える。光ファイバ遅延部8は、ファイバループ部4の半分の長さを有する光ファイバ8bを備える。各部の詳しい構成については、後段にて説明する。   The fiber loop unit 4 includes a phase modulator 6 and an optical fiber delay unit 8 in a housing 10a. The optical fiber delay unit 8 includes an optical fiber 8 b having a half length of the fiber loop unit 4. The detailed configuration of each part will be described later.

光源2には、可干渉距離の短いレーザダイオード(LD)や、スーパールミネッセントダイオード(SLD)を用い、受光器3には、フォトダイオード(PD)を用いる。光源2、受光器3にはそれぞれ接続用光ファイバが接続され、後述する光分岐結合部5と接続される。   A laser diode (LD) or a super luminescent diode (SLD) with a short coherence distance is used as the light source 2, and a photodiode (PD) is used as the light receiver 3. Each of the light source 2 and the light receiver 3 is connected to an optical fiber for connection, and is connected to an optical branching and coupling unit 5 described later.

光分岐結合部5は、光源2及び受光器3に接続される第1光カプラ18aと、後述するファイバループ部に接続される第2光カプラ18bと、第1光カプラ18aと第2光カプラ18bとの間に接続される偏光子19とを備えたものである。   The optical branching and coupling unit 5 includes a first optical coupler 18a connected to the light source 2 and the light receiver 3, a second optical coupler 18b connected to a fiber loop unit to be described later, a first optical coupler 18a, and a second optical coupler. And a polarizer 19 connected to 18b.

図1及び図2(a)に示されるように、偏光子19は、第1光カプラ18aと第2光カプラ18bとを接続する光ファイバ19aの一部をコイル状に形成すると共に、コアの複屈折を大きくしたファイバ型の偏光子である。   As shown in FIGS. 1 and 2 (a), the polarizer 19 is formed by forming a part of an optical fiber 19a connecting the first optical coupler 18a and the second optical coupler 18b in a coil shape, This is a fiber-type polarizer with increased birefringence.

図1の点線によって示されるように、ファイバループ部4は、光分岐結合部5を構成する第2光カプラ18bに接続されると共に、第2光カプラ18bにより分岐された光が、それぞれ左回り・右回りに周回(伝搬)するように光路を形成した光ファイバからなる。   As shown by the dotted line in FIG. 1, the fiber loop unit 4 is connected to the second optical coupler 18b constituting the optical branching and coupling unit 5, and the light branched by the second optical coupler 18b is counterclockwise. -It consists of an optical fiber in which an optical path is formed so as to circulate (propagate) clockwise.

ファイバループ部4を周回した左回り光、右回り光の干渉光強度はcosφ(φ;サニャック位相差)に比例するため、微妙な位相差に対する検出感度が低くなる。そこで、微妙な位相差に対する検出感度をあげるために、左回り光、右回り光にπ/2相当の位相差を生じさせる位相変調器6が設けられる。   Since the interference light intensity of the counterclockwise light and the clockwise light that circulates around the fiber loop portion 4 is proportional to cos φ (φ; Sagnac phase difference), the detection sensitivity for a subtle phase difference is lowered. Therefore, in order to increase the detection sensitivity for a subtle phase difference, a phase modulator 6 is provided that generates a phase difference equivalent to π / 2 in the counterclockwise light and the clockwise light.

ファイバループ部4に設けられた位相変調器6は、ファイバループ部4を伝搬する左回り光・右回り光にそれぞれ相対的に時間遅れのある位相変調をかけるものである。   The phase modulator 6 provided in the fiber loop unit 4 applies phase modulation with a relative time delay to the counterclockwise light and clockwise light propagating through the fiber loop unit 4.

本実施の形態では、図2(b)に示されるように、位相変調器6は、円筒状のピエゾセラミック(PZT)6aにファイバループ部4の一部を形成する光ファイバ6bを巻き付けて形成し、円筒形のPZT6aへ印加する電圧により円筒形のPZT6aに巻き付けた光ファイバ6bを伸縮させて伝搬光の位相を変調するものとした。   In this embodiment, as shown in FIG. 2B, the phase modulator 6 is formed by winding an optical fiber 6b that forms a part of the fiber loop portion 4 around a cylindrical piezoceramic (PZT) 6a. The optical fiber 6b wound around the cylindrical PZT 6a is expanded and contracted by a voltage applied to the cylindrical PZT 6a to modulate the phase of the propagation light.

信号処理ユニット7は、受光器3から出力された受信信号を処理して、振動が生じた場所、振動の大きさ等を特定する。また、光源2の出力レベルを制御するとともに、位相変調器6の変調レベルも制御する。   The signal processing unit 7 processes the reception signal output from the light receiver 3 to identify the location where the vibration has occurred, the magnitude of the vibration, and the like. In addition, the output level of the light source 2 is controlled, and the modulation level of the phase modulator 6 is also controlled.

図3(a)及び図3(b)に示されるように、光ファイバ遅延部8は、ボビン8aとボビン8aに巻き回して所定の長さの光ファイバ8bを一箇所に集中させて配置したものである。本実施の形態では、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bは、ファイバループ部4の光路長の半分以上に相当する長さを有する。光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bは、一方向(CW)に巻いた部分8b−1と反対方向(CCW)に巻いた部分8b−2とにより形成され、一方向に巻いた部分(CW部)8b−1と反対方向に巻いた部分(CCW部)8b−2とでは、互いにファイバ長、巻き回数を等しくして、光ファイバ8bのCW部8b−1とCCW部8b−2の断面積(ループ面積)が等しくなるように形成される。例えば、光ファイバ遅延部8を構成するファイバループ部4の光ファイバ8bの中間点M1を適宜決定し、この中間点M1で折り返した片側部分と反対側部分とを平行に揃えてボビン8aの周囲に巻き取ることにより形成するとよい。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the optical fiber delay unit 8 is wound around the bobbin 8a and the bobbin 8a so that the optical fiber 8b having a predetermined length is concentrated in one place. Is. In the present embodiment, the optical fiber 8 b of the optical fiber delay unit 8 has a length corresponding to half or more of the optical path length of the fiber loop unit 4. The optical fiber 8b of the optical fiber delay unit 8 is formed by a part 8b-1 wound in one direction (CW) and a part 8b-2 wound in the opposite direction (CCW), and a part wound in one direction (CW part) ) In the portion (CCW portion) 8b-2 wound in the opposite direction to 8b-1, the fiber length and the number of turns are made equal to each other, and the cross-sectional areas of the CW portion 8b-1 and the CCW portion 8b-2 of the optical fiber 8b (Loop area) is formed to be equal. For example, the intermediate point M1 of the optical fiber 8b of the fiber loop portion 4 constituting the optical fiber delay unit 8 is appropriately determined, and the one side portion and the opposite side portion folded at the intermediate point M1 are aligned in parallel and the periphery of the bobbin 8a. It is good to form by winding up.

これにより、振動センサ本体10(すなわち筐体10a)に衝撃や振動が加わる、又は振動センサ本体10が回転するなどした場合でも、筐体10a内に収納された光ファイバ遅延部8が回転運動を検知せず、振動の検出に誤動作を生じることがない。   Thereby, even when an impact or vibration is applied to the vibration sensor main body 10 (that is, the housing 10a) or the vibration sensor main body 10 rotates, the optical fiber delay unit 8 accommodated in the housing 10a performs a rotational motion. No detection occurs, and no malfunction occurs in vibration detection.

一方、振動検出用光ファイバ9は、振動検出対象物に敷設するようになっており、好適には図4の形態で形成される。   On the other hand, the vibration detection optical fiber 9 is laid on a vibration detection object and is preferably formed in the form of FIG.

図1の光ファイバ振動センサ1は、従来の装置と以下の点で異なる。従来の装置では、ファイバループ部104の全長を振動検出対象物に敷設するようになっている。一方、図1に示される光ファイバ振動センサ1では、ファイバループ部4が、振動検出対象物には敷設されない光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bと振動検出対象物に敷設する振動検出用光ファイバ9により構成される点が異なる。   The optical fiber vibration sensor 1 of FIG. 1 differs from the conventional apparatus in the following points. In the conventional apparatus, the entire length of the fiber loop portion 104 is laid on the vibration detection object. On the other hand, in the optical fiber vibration sensor 1 shown in FIG. 1, the fiber loop unit 4 includes an optical fiber 8 b of the optical fiber delay unit 8 that is not laid on the vibration detection target and a vibration detection optical fiber that is laid on the vibration detection target. 9 is different.

光源2、受光器3、光分岐結合部5に用いられる光ファイバ及びファイバループ部4を構成する光ファイバは、偏波面保存ファイバであるのが好ましい。   The optical fiber used for the light source 2, the light receiver 3, and the optical branching and coupling unit 5 and the optical fiber constituting the fiber loop unit 4 are preferably polarization-maintaining fibers.

図1及び図4に示されるように、振動検出用光ファイバ9は、振動センサ本体10の筐体10aの外部に敷設される。本実施の形態では、振動検出用光ファイバ9を振動センサ本体10に対して着脱自在に設ける構造とした。つまり、ファイバループ部4は、振動センサ本体10内に設けられる位相変調器6や光ファイバ遅延部8などを構成する光ファイバと、振動センサ本体10の外部に設けられる振動検出用光ファイバ9とからなり、振動センサ本体10内のファイバループ部4の一部分を構成する光ファイバと、振動センサ本体10外のファイバループ部4の他の部分を構成する振動検出用光ファイバ9とは、振動センサ本体10の筐体外部に設けられるレセプタクル部11,12により接続される。   As shown in FIGS. 1 and 4, the vibration detecting optical fiber 9 is laid outside the housing 10 a of the vibration sensor main body 10. In the present embodiment, the vibration detecting optical fiber 9 is detachably provided to the vibration sensor main body 10. That is, the fiber loop unit 4 includes an optical fiber constituting the phase modulator 6 and the optical fiber delay unit 8 provided in the vibration sensor main body 10, and a vibration detection optical fiber 9 provided outside the vibration sensor main body 10. The optical fiber constituting a part of the fiber loop part 4 in the vibration sensor body 10 and the vibration detecting optical fiber 9 constituting the other part of the fiber loop part 4 outside the vibration sensor body 10 are a vibration sensor. They are connected by receptacles 11 and 12 provided outside the casing of the main body 10.

図4に示されるように、振動センサ本体10には、筐体10aの外表面にレセプタクル部11,12が設けられ、振動検出用光ファイバ9の両端に設けられた光コネクタ13a,13bと接続される。これにより、ファイバループ部4の一部を構成する振動センサ本体10内の光ファイバと、同じくファイバループ部4の他の部分を構成する振動検出用光ファイバ9とが接続され、ファイバループ部4が構成される。振動検出用光ファイバ9を振動センサ本体10に対して着脱自在に設けることで、フェンス等への振動検出用光ファイバ9の敷設が容易となる。   As shown in FIG. 4, the vibration sensor main body 10 is provided with receptacles 11 and 12 on the outer surface of the housing 10 a and is connected to optical connectors 13 a and 13 b provided at both ends of the vibration detection optical fiber 9. Is done. As a result, the optical fiber in the vibration sensor main body 10 constituting a part of the fiber loop portion 4 and the vibration detecting optical fiber 9 constituting the other portion of the fiber loop portion 4 are connected to each other. Is configured. By providing the vibration detecting optical fiber 9 detachably with respect to the vibration sensor main body 10, the vibration detecting optical fiber 9 can be easily laid on a fence or the like.

振動検出用光ファイバ9は、並列に並べた2心の光ファイバ14a,14bと、これら2心の光ファイバ14a,14bの一端で2心の光ファイバ14a,14bを接続する接続部15とを備えるものである。2心の光ファイバ14a,14bは、可撓性チューブ16に収容される。   The vibration detecting optical fiber 9 includes two optical fibers 14a and 14b arranged in parallel, and a connecting portion 15 that connects the two optical fibers 14a and 14b at one end of the two optical fibers 14a and 14b. It is to be prepared. The two optical fibers 14 a and 14 b are accommodated in the flexible tube 16.

ここでは、振動検出用光ファイバ9と可撓性チューブ16の全体をセンサケーブル17と呼ぶ。センサケーブル17は、ファイバループ部4の一部からなり往復光のために並列に配置された光ファイバ14a,14bと、光ファイバ14a,14bを1本にまとめる可撓性チューブ16とからなり、振動センサ本体10に対して着脱自在に構成されている。センサケーブル17を振動検出対象物に敷設し、そのセンサケーブル17を振動センサ本体10に装着することで振動検出が可能になる。例えば、振動検出用光ファイバ9を金網製フェンスに敷設する場合、樹脂製締結具を用いてセンサケーブル17を金網に締結する。   Here, the entirety of the vibration detecting optical fiber 9 and the flexible tube 16 is referred to as a sensor cable 17. The sensor cable 17 includes a part of the fiber loop portion 4 and includes optical fibers 14a and 14b arranged in parallel for reciprocating light, and a flexible tube 16 that combines the optical fibers 14a and 14b. The vibration sensor main body 10 is configured to be detachable. The vibration can be detected by laying the sensor cable 17 on the vibration detection object and attaching the sensor cable 17 to the vibration sensor main body 10. For example, when the vibration detection optical fiber 9 is laid on a wire fence, the sensor cable 17 is fastened to the wire mesh using a resin fastener.

本実施の形態では、2心の光ファイバ14a,14bを可撓性チューブ16内に備えた光ファイバケーブルを用いて振動検出用光ファイバ9を構成した。接続部15は、光ファイバケーブルの先端の光ファイバコーティングを所定の距離(例えば10mm)だけリムーブして2心の光ファイバを露出させ、その2心の光ファイバ14a,14bを接続して、その接続部をリコートして形成される。その後、接続部15を含む部分的にリムーブされた2心の光ファイバ14a,14bを光ファイバ収納ケース(図示せず)に許容曲げ径の範囲内で収納する構成とした。   In the present embodiment, the vibration detecting optical fiber 9 is configured using an optical fiber cable including two optical fibers 14 a and 14 b in the flexible tube 16. The connecting portion 15 removes the optical fiber coating at the tip of the optical fiber cable by a predetermined distance (for example, 10 mm) to expose the two optical fibers, and connects the two optical fibers 14a and 14b. It is formed by recoating the connecting part. Thereafter, the partially removed optical fibers 14a and 14b including the connecting portion 15 are accommodated in an optical fiber accommodation case (not shown) within a range of an allowable bending diameter.

収納ケースは樹脂又は金属製からなり、接続部15、及びリムーブされた2心の光ファイバ14a,14bは、収納ケースに樹脂によりポッティングして固定される。1本の光ファイバを折り返して振動検出用光ファイバ9を構成してもよいが、ケーブルをフェンスに固定する作業の際の取り扱い等を考慮すると、2心の光ファイバを有する光ファイバケーブルを用いて、2心の光ファイバを接続して、振動検出用光ファイバ9を提供するする構成のほうが好ましい。   The storage case is made of resin or metal, and the connecting portion 15 and the removed two optical fibers 14a and 14b are fixed to the storage case by potting with resin. The vibration detecting optical fiber 9 may be configured by folding one optical fiber. However, in consideration of handling during the work of fixing the cable to the fence, an optical fiber cable having two optical fibers is used. Thus, a configuration in which two optical fibers are connected to provide the vibration detecting optical fiber 9 is more preferable.

(光ファイバ振動センサ1の動作)
次に、光ファイバ振動センサ1の動作を説明する。
(Operation of optical fiber vibration sensor 1)
Next, the operation of the optical fiber vibration sensor 1 will be described.

光ファイバ振動センサ1は、サニャック干渉方式振動センサであり、ファイバループ部4を構成する光ファイバ14(すなわち14a又は14b)に振動が加わると、受光器3で検出される光信号の強度が変化する。   The optical fiber vibration sensor 1 is a Sagnac interference type vibration sensor. When vibration is applied to the optical fiber 14 (that is, 14a or 14b) constituting the fiber loop portion 4, the intensity of the optical signal detected by the light receiver 3 changes. To do.

このとき、光ファイバ14に加わる振動の振動周波数をfm、振動が加えられた場所(光ファイバ14上の長手方向位置)における左右回り光の伝搬遅延時間差をτ、左右回り光の位相差をφとすると、時間tの関数としての位相差φは、以下の関係式(1)で与えられる。   At this time, the vibration frequency of the vibration applied to the optical fiber 14 is fm, the propagation delay time difference of the left and right light at the place where the vibration is applied (longitudinal position on the optical fiber 14) is τ, and the phase difference of the left and right light is φ Then, the phase difference φ as a function of time t is given by the following relational expression (1).

φ(t)=A・sin(2π・fm・τ/2)・cos(2π・fm・t)
…(1)
ここで、Aは、振動の強度(振幅)に関する定数である。
φ (t) = A · sin (2π · fm · τ / 2) · cos (2π · fm · t)
... (1)
Here, A is a constant related to the intensity (amplitude) of vibration.

ファイバループ部4の中間点M1では、左右回り光が同時刻に到達するので、伝搬遅延時間差τ=0となる。このとき、光ファイバ14に加わる振動があったとしても、関係式(1)より位相差φ=0となる。つまり、ファイバループ部4の中間点M1では、振動に対する感度はゼロである。   At the midpoint M1 of the fiber loop unit 4, the left-right light reaches the same time, so that the propagation delay time difference τ = 0. At this time, even if there is vibration applied to the optical fiber 14, the phase difference φ = 0 from the relational expression (1). That is, the sensitivity to vibration is zero at the midpoint M1 of the fiber loop portion 4.

ファイバループ部4の中間点M1から外れた場所では伝搬遅延時間差τが0以外の特定の値を持つので、光ファイバ14に加わる振動があれば位相差φに値が生じる。中間点M1から離れるに従い伝搬遅延時間差τが大きくなるので、強度が同じ振動に対して位相差φが大きい。つまり、中間点M1から離れるに従い振動に対する感度は増大する。なお、伝搬遅延時間差τは非常に小さい値である。従って、関係式(1)中の正弦関数は一次式で近似できる。   Since the propagation delay time difference τ has a specific value other than 0 at a location outside the midpoint M1 of the fiber loop portion 4, if there is vibration applied to the optical fiber 14, a value is generated in the phase difference φ. Since the propagation delay time difference τ increases as the distance from the intermediate point M1 increases, the phase difference φ is large for vibrations having the same intensity. That is, the sensitivity to vibration increases as the distance from the intermediate point M1 increases. Note that the propagation delay time difference τ is a very small value. Therefore, the sine function in the relational expression (1) can be approximated by a linear expression.

具体的には、ファイバループ部4の全長を400mとし、光ファイバコアの屈折率n、光速cから伝搬遅延時間差τの最大値を求めると、
τ=L・n/c
=(400×1.47/(3×108))
=1.96×10-6
となる。
Specifically, when the total length of the fiber loop portion 4 is 400 m and the maximum value of the propagation delay time difference τ is determined from the refractive index n of the optical fiber core and the light velocity c,
τ = L · n / c
= (400 × 1.47 / (3 × 10 8 ))
= 1.96 × 10 −6
It becomes.

このとき、振動周波数fmを最大で100Hzとすると、(fm・τ)は約2×10-4であり、非常に小さいので、関係式(1)の正弦関数は一次式で近似できる。よって、位相差φが伝搬遅延時間差τに比例する。すなわち、サニャック干渉方式振動センサの感度は伝搬遅延時間差τに比例する。 At this time, assuming that the vibration frequency fm is 100 Hz at the maximum, (fm · τ) is about 2 × 10 −4 and is very small. Therefore, the sine function of the relational expression (1) can be approximated by a linear expression. Therefore, the phase difference φ is proportional to the propagation delay time difference τ. That is, the sensitivity of the Sagnac interference vibration sensor is proportional to the propagation delay time difference τ.

このように、サニャック干渉方式振動センサは、ファイバループ部の場所によって感度が異なるという感度特性を有する。   Thus, the Sagnac interference type vibration sensor has a sensitivity characteristic that the sensitivity varies depending on the location of the fiber loop portion.

図5は、伝搬遅延時間差τを横軸にとり、位相差φに基づく振動検出信号強度を縦軸にとった感度特性図である。図5に示されるように、振動検出信号強度は伝搬遅延時間差τに比例する。伝搬遅延時間差τはファイバループ部4の中間点M1からの距離の関数であるから、横軸にファイバループ部4上の場所を示し、ファイバループ部4の感度特性図とすることができる。   FIG. 5 is a sensitivity characteristic diagram with the propagation delay time difference τ on the horizontal axis and the vibration detection signal intensity based on the phase difference φ on the vertical axis. As shown in FIG. 5, the vibration detection signal intensity is proportional to the propagation delay time difference τ. Since the propagation delay time difference τ is a function of the distance from the intermediate point M1 of the fiber loop part 4, the horizontal axis indicates the location on the fiber loop part 4, and the sensitivity characteristic diagram of the fiber loop part 4 can be obtained.

したがって、従来の光ファイバ振動センサ101によれば、ファイバループ部104の全体を振動検出対象物に敷設すると、振動検出対象物に敷設されたファイバループ部104の場所によって振動を検知する感度が不均一になる。具体的には、ファイバループ部104の中間点では感度がゼロとなる。中間点の近辺は感度が大変に小さく、中間点からの距離が増大するに従い感度が増大してファイバループ部104の入出射側(光ファイバカプラの直近)で感度が最大となる。   Therefore, according to the conventional optical fiber vibration sensor 101, when the entire fiber loop portion 104 is laid on the vibration detection object, the sensitivity of detecting vibration depending on the location of the fiber loop portion 104 laid on the vibration detection object is low. It becomes uniform. Specifically, the sensitivity is zero at an intermediate point of the fiber loop unit 104. In the vicinity of the intermediate point, the sensitivity is very small. As the distance from the intermediate point increases, the sensitivity increases, and the sensitivity is maximized on the incident / exit side of the fiber loop portion 104 (in the vicinity of the optical fiber coupler).

本願発明の光ファイバ振動センサ1では、光ファイバ遅延部8がファイバループ部4を構成する光ファイバの全長の半分以上の長さを有することで、例えば、ファイバループ部4の中間点M1を振動検出用光ファイバ9の一端側と筐体10aとの接続点であるレセプタクル部11に設ける構造とすることができる。そして、振動検出用光ファイバ9の他端側をレセプタクル部12に接続することで、振動検出用光ファイバ9は一端側から他端側まで、振動検出用光ファイバ9の一端側からの距離に比例して感度がゼロから高くなっていく構造となる。また、振動検出用光ファイバ9の中間(折返し点)Cを含む接続部15では、レセプタクル部11近傍の感度とレセプタクル部12近傍の感度との中間の感度となる。   In the optical fiber vibration sensor 1 of the present invention, the optical fiber delay unit 8 has a length that is more than half of the total length of the optical fiber constituting the fiber loop unit 4, for example, vibrates an intermediate point M 1 of the fiber loop unit 4. It can be set as the structure provided in the receptacle part 11 which is a connection point of the one end side of the optical fiber 9 for detection, and the housing | casing 10a. Then, by connecting the other end side of the vibration detection optical fiber 9 to the receptacle part 12, the vibration detection optical fiber 9 is distanced from one end side of the vibration detection optical fiber 9 from one end side to the other end side. The sensitivity increases proportionally from zero. Further, in the connection portion 15 including the middle (folding point) C of the vibration detection optical fiber 9, the sensitivity is intermediate between the sensitivity near the receptacle portion 11 and the sensitivity near the receptacle portion 12.

本願発明では、筐体10a外に設けられた振動検出用光ファイバ9を1本の可撓性チューブ16内に設けることによりセンサケーブル17を構成することで、センサケーブル17は、往復光のために並列して設けられている2心の光ファイバ14a,14bの感度分布を重ね合わせると、長手方向における場所に関わらず均一となる。   In the present invention, a sensor cable 17 is configured by providing the vibration detecting optical fiber 9 provided outside the housing 10a in one flexible tube 16, so that the sensor cable 17 is for reciprocating light. When the sensitivity distributions of the two optical fibers 14a and 14b provided in parallel with each other are overlapped, they are uniform regardless of the location in the longitudinal direction.

図6(a)は、センサケーブル17における振動センサ本体10との接続点から折返点Cまでの距離を横軸にとり、位相差φに基づく振動検出信号強度を縦軸にとった感度特性図である。本発明のセンサケーブル17の感度は、図6(a)の実線で示されるように、長手方向に一定である。破線で示されるように2本の光ファイバ14a,14bの感度が重畳されて一定値となることが分かる。   FIG. 6A is a sensitivity characteristic diagram in which the horizontal axis represents the distance from the connection point of the sensor cable 17 to the vibration sensor main body 10 to the turning point C, and the vertical axis represents the vibration detection signal intensity based on the phase difference φ. is there. The sensitivity of the sensor cable 17 of the present invention is constant in the longitudinal direction as shown by the solid line in FIG. As shown by the broken line, it can be seen that the sensitivity of the two optical fibers 14a and 14b is superimposed and becomes a constant value.

表1は、ファイバループ部の全長を4Lとし、図4に示されるファイバループ部4の各測定点P1〜P6における右回り距離と左回り距離を示す。このとき、光ファイバ遅延部8、振動検出用光ファイバ9以外を構成する光ファイバは、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8b、振動検出用光ファイバ9と比較して無視できる程度に短いものとする。例えば、ファイバループ部の全長は400m、位相変調器6を構成する光ファイバは1mである。   Table 1 shows the clockwise and counterclockwise distances at the measurement points P1 to P6 of the fiber loop portion 4 shown in FIG. 4 with the total length of the fiber loop portion being 4L. At this time, the optical fibers other than the optical fiber delay unit 8 and the vibration detection optical fiber 9 are short enough to be ignored compared to the optical fiber 8b and the vibration detection optical fiber 9 of the optical fiber delay unit 8. To do. For example, the total length of the fiber loop portion is 400 m, and the optical fiber constituting the phase modulator 6 is 1 m.

Figure 2008309776
Figure 2008309776

図4において、xは、センサ本体10とセンサケーブル17の測定点の間の距離である。表1に示されるように、レセプタクル部11へ接続される測定点P1では右回り距離と左回り距離は(2L,2L)となる。光レセプタクル部12へ接続される測定点P6では右回り距離と左回り距離は(4L,0)となる。ここで、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bの長さが2L、振動検出用光ファイバ9の長さが2Lだからである。本体10から距離xの測定点P2及びP5では右回り距離と左回り距離は、(2L+x,2L−x)及び(4L−x,x)となる。   In FIG. 4, x is a distance between the sensor body 10 and the measurement point of the sensor cable 17. As shown in Table 1, the clockwise distance and the counterclockwise distance are (2L, 2L) at the measurement point P1 connected to the receptacle 11. At the measurement point P6 connected to the optical receptacle 12, the clockwise distance and the counterclockwise distance are (4L, 0). Here, the length of the optical fiber 8b of the optical fiber delay unit 8 is 2L, and the length of the vibration detecting optical fiber 9 is 2L. At measurement points P2 and P5 at a distance x from the main body 10, the clockwise and counterclockwise distances are (2L + x, 2L−x) and (4L−x, x).

図4の各測定点P1〜P6における左右回り距離差(表1では「差」と表記)は、0と4L(P1とP6)、2xと4L−2x(P2とP5)、2Lと2L(P3とP4)となる。伝搬遅延時間差τは左右回り距離差に比例し、感度は伝搬遅延時間差τに比例するので、表1における差をそのまま感度としてみなすことができる。振動検出用光ファイバ9における左回り光と右回り光に対する光ファイバ14a,14bの感度を足し合わせると、場所によらず4Lとなる。この感度特性は、図6(a)の感度特性と一致する。   The left-right rotation distance difference (denoted as “difference” in Table 1) at each measurement point P1 to P6 in FIG. 4 is 0 and 4L (P1 and P6), 2x and 4L-2x (P2 and P5), 2L and 2L ( P3 and P4). Since the propagation delay time difference τ is proportional to the left-right turn distance difference and the sensitivity is proportional to the propagation delay time difference τ, the difference in Table 1 can be regarded as the sensitivity as it is. When the sensitivity of the optical fibers 14a and 14b with respect to the counterclockwise light and the clockwise light in the vibration detecting optical fiber 9 is added, it becomes 4L regardless of the place. This sensitivity characteristic coincides with the sensitivity characteristic of FIG.

つまり、本実施の形態の光ファイバ振動センサでは、センサケーブル17の任意の箇所に振動が生じても、一定の感度で振動を検知することができる。   That is, in the optical fiber vibration sensor according to the present embodiment, even if vibration occurs in any part of the sensor cable 17, vibration can be detected with a certain sensitivity.

これまでの実施形態では、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bの長さが2L、振動検出用光ファイバ9の長さが2Lであり、ファイバループ部4の長さの半分が光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bに相当する。   In the embodiments so far, the length of the optical fiber 8b of the optical fiber delay unit 8 is 2L, the length of the vibration detection optical fiber 9 is 2L, and half of the length of the fiber loop unit 4 is the optical fiber delay unit. 8 corresponds to the optical fiber 8b.

しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bの長さがファイバループ部4の長さの半分以上であれば同様の効果が得られる。光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bの長さがファイバループ部4の長さの半分を超えていると、図6(a)の本体接続点(例えば、図4のP1、P6)における振動検出信号強度が0より大となり、光ファイバ14a,14bの感度の及び全体の感度のグラフが上にシフトされ、感度(振動検出信号強度)は測定点によらず均一となる。   However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained if the length of the optical fiber 8b of the optical fiber delay section 8 is half or more of the length of the fiber loop section 4. When the length of the optical fiber 8b of the optical fiber delay unit 8 exceeds half of the length of the fiber loop unit 4, vibration detection at the main body connection points (for example, P1 and P6 in FIG. 4) in FIG. The signal intensity becomes greater than 0, the graphs of the sensitivity of the optical fibers 14a and 14b and the overall sensitivity are shifted upward, and the sensitivity (vibration detection signal intensity) becomes uniform regardless of the measurement point.

図6(b)は、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bの長さがファイバループ部4の長さの半分を超えている場合の、センサケーブル17における振動センサ本体10との接続点から折返点Cまでの距離を横軸にとり、位相差φに基づく振動検出信号強度を縦軸にとった感度特性図である。図6(b)に示すように、全体の感度は非常に改善されている。   FIG. 6B shows a return from the connection point of the sensor cable 17 with the vibration sensor main body 10 when the length of the optical fiber 8b of the optical fiber delay unit 8 exceeds half of the length of the fiber loop unit 4. FIG. 6 is a sensitivity characteristic diagram in which the distance to point C is taken on the horizontal axis and the vibration detection signal intensity based on the phase difference φ is taken on the vertical axis. As shown in FIG. 6 (b), the overall sensitivity is greatly improved.

また、上記の実施形態では、振動検出用光ファイバ9として、振動センサ本体10の筐体10aの外に設けられる光ファイバ14の全長を測定対象であるフェンス等に敷設した。しかし、光ファイバ振動センサ1の筐体10aから離れた場所にある測定対象の振動を検出する場合には、筐体10a側の光ファイバ14の一部は振動検出用光ファイバ9として用いる必要がない。従って、振動検出用光ファイバ9以外の光ファイバ14の部分にファイバループ部4の中間点M1が存在するような場合には、光ファイバ遅延部8の光ファイバ8bの長さはファイバループ部4の全長の半分以下でよい。   In the above-described embodiment, the entire length of the optical fiber 14 provided outside the casing 10a of the vibration sensor main body 10 is laid on a fence or the like as a measurement target as the vibration detection optical fiber 9. However, when detecting the vibration of the measurement object at a location away from the housing 10 a of the optical fiber vibration sensor 1, a part of the optical fiber 14 on the housing 10 a side needs to be used as the vibration detecting optical fiber 9. Absent. Accordingly, when the intermediate point M1 of the fiber loop portion 4 exists in the portion of the optical fiber 14 other than the vibration detection optical fiber 9, the length of the optical fiber 8b of the optical fiber delay portion 8 is the fiber loop portion 4. It may be less than half of the total length.

換言すれば、ファイバループ部4の一部が、測定対象に敷設されるセンサケーブル17を構成する場合に、ファイバループ部4の少なくとも半分の部分がセンサケーブル17外であれば、光ファイバ振動センサ1の振動検出感度を改善することが可能である。更に、並列に配置された光ファイバ14a,14bからなる振動検出光ファイバ9をセンサケーブル17とすることにより、光ファイバ振動センサ1の振動検出感度を均一にすることができる。   In other words, when a part of the fiber loop part 4 constitutes the sensor cable 17 laid on the measurement object, if at least half of the fiber loop part 4 is outside the sensor cable 17, the optical fiber vibration sensor 1 vibration detection sensitivity can be improved. Further, by using the vibration detection optical fiber 9 composed of the optical fibers 14a and 14b arranged in parallel as the sensor cable 17, the vibration detection sensitivity of the optical fiber vibration sensor 1 can be made uniform.

上記の実施形態では、ファイバループ部4を構成する光ファイバの一部である光ファイバ6bを用いて位相変調器6を形成し、所定の周波数の正弦波電圧を印加して伝搬光の位相を変調するオープンループ型の光ファイバ振動センサを構成したが、本願発明はこれに限らない。検知される伝搬光の位相を位相変調器にフィードバックするクローズドループ型の光ファイバ振動センサを構成してもよい。   In the above embodiment, the phase modulator 6 is formed using the optical fiber 6b that is a part of the optical fiber constituting the fiber loop portion 4, and the phase of the propagation light is changed by applying a sine wave voltage of a predetermined frequency. Although the open-loop optical fiber vibration sensor to be modulated is configured, the present invention is not limited to this. You may comprise the closed loop type optical fiber vibration sensor which feeds back the phase of the propagation light detected to a phase modulator.

上記の実施形態では、光分岐結合部5に第1光カプラ18aと第2光カプラ18bを用いるダブルカプラ方式を採用したが、本願発明はこれに限らない。両端に2ポートを有する光カプラを用い、一端には光源2と受光器3を接続し、他端にはファイバループ部4の入出射側を接続するシングルカプラ方式としてもよい。さらに、光分岐結合部5に設けた偏光子19を省略してもよい。   In the above embodiment, the double coupler system using the first optical coupler 18a and the second optical coupler 18b is employed for the optical branching and coupling unit 5, but the present invention is not limited to this. An optical coupler having two ports at both ends may be used, a light source 2 and a light receiver 3 may be connected to one end, and the input / output side of the fiber loop unit 4 may be connected to the other end. Further, the polarizer 19 provided in the optical branching and coupling unit 5 may be omitted.

本発明の一実施形態を示す光ファイバ振動センサの構成図である。It is a block diagram of the optical fiber vibration sensor which shows one Embodiment of this invention. 図2において、(a)は偏光子の斜視図であり、(b)は位相変調器の斜視図である。2A is a perspective view of a polarizer, and FIG. 2B is a perspective view of a phase modulator. 図3において、(a)は光ファイバ遅延部の斜視図であり、(b)は光ファイバ遅延部を側面視した説明図である。3A is a perspective view of the optical fiber delay unit, and FIG. 3B is an explanatory view of the optical fiber delay unit viewed from the side. 図1の光ファイバ振動センサの実体図である。FIG. 2 is a substantial view of the optical fiber vibration sensor of FIG. サニャック干渉方式振動センサにおけるファイバループ部の感度特性図である。It is a sensitivity characteristic figure of the fiber loop part in a Sagnac interference system vibration sensor. 図6において、(a)、(b)は本発明におけるセンサケーブル(振動検出用光ファイバ)の感度特性図である。6A and 6B are sensitivity characteristic diagrams of a sensor cable (vibration detecting optical fiber) according to the present invention. 従来の光ファイバ振動センサの構成図である。It is a block diagram of the conventional optical fiber vibration sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 光ファイバ振動センサ
2 光源
3 受光器
4 ファイバループ部
5 光分岐結合部
6 位相変調器
7 信号処理ユニット
8 光ファイバ遅延部
9 振動検出用光ファイバ
17 センサケーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber vibration sensor 2 Light source 3 Light receiver 4 Fiber loop part 5 Optical branch and coupling part 6 Phase modulator 7 Signal processing unit 8 Optical fiber delay part 9 Vibration detection optical fiber 17 Sensor cable

Claims (11)

光源と、受光器と、光を分岐又は結合する光分岐結合部と、上記受光器からの受信信号を処理する信号処理ユニットと、上記光分岐結合部により分岐された光をそれぞれ左回り光・右回り光として伝搬するファイバループ部と、上記光源、上記受光器、上記光分岐結合部、上記信号処理ユニット及び上記ファイバループ部の一部を収納する筐体とを備え、上記光分岐結合部の一側が上記光源と上記受光器に接続され、他側が上記ファイバループ部に接続された光ファイバ振動センサにおいて、
上記光分岐結合部は、上記光源及び上記受光器が接続される第1光カプラと、上記第1光カプラからの光を偏光する偏光子と、上記偏光子からの光を分岐して上記ファイバループ部にそれぞれ入射すると共に上記ファイバループ部からの出射光を結合する第2光カプラとを備え、
上記ファイバループ部には位相変調器が設けられると共に、
上記ファイバループ部を構成する光ファイバの一部が遅延用光ファイバとして上記筐体内に設けられ、上記ファイバループ部を構成する残りの光ファイバは振動検出用光ファイバとして上記筐体の外部に敷設されることを特徴とする光ファイバ振動センサ。
A light source, a light receiver, a light branching and coupling unit for branching or coupling light, a signal processing unit for processing a received signal from the light receiver, and light branched by the light branching and coupling unit, respectively. A fiber loop unit that propagates as clockwise light; and a housing that houses the light source, the light receiver, the optical branch coupling unit, the signal processing unit, and a part of the fiber loop unit, and the optical branch coupling unit. In an optical fiber vibration sensor having one side connected to the light source and the light receiver and the other side connected to the fiber loop portion,
The optical branching and coupling unit includes: a first optical coupler to which the light source and the light receiver are connected; a polarizer that polarizes light from the first optical coupler; A second optical coupler that respectively enters the loop portion and couples the light emitted from the fiber loop portion,
The fiber loop portion is provided with a phase modulator,
A part of the optical fiber constituting the fiber loop portion is provided in the casing as a delay optical fiber, and the remaining optical fibers constituting the fiber loop portion are laid outside the casing as vibration detecting optical fibers. An optical fiber vibration sensor.
上記遅延用光ファイバは、上記ファイバループ部を構成する光ファイバの少なくとも半分の長さを有することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ振動センサ。   2. The optical fiber vibration sensor according to claim 1, wherein the delay optical fiber has a length at least half that of the optical fiber constituting the fiber loop portion. 上記振動検出用光ファイバは、並列に並べた2心の光ファイバの一端同士を直接または折り返し用光ファイバを用いて接続して形成されることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ振動センサ。   2. The optical fiber vibration sensor according to claim 1, wherein the vibration detecting optical fiber is formed by connecting one end of two optical fibers arranged in parallel directly or using a folding optical fiber. . 上記振動検出用光ファイバは、上記筐体の外部に設けられた上記ファイバループ部の折り返し部を有し、可撓性を有するチューブ内に設けられることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ振動センサ。   2. The optical fiber according to claim 1, wherein the vibration detecting optical fiber has a folded portion of the fiber loop portion provided outside the housing, and is provided in a flexible tube. Vibration sensor. 上記筐体と、該筐体に対して着脱自在に設けられた上記振動検出用光ファイバとを備えることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ振動センサ。   The optical fiber vibration sensor according to claim 1, comprising: the housing; and the vibration detecting optical fiber provided detachably with respect to the housing. 上記光源、上記受光器、上記光分岐結合部に用いられる光ファイバ及び上記ファイバループ部を構成する光ファイバが偏波面保存ファイバであることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ振動センサ。   2. The optical fiber vibration sensor according to claim 1, wherein the light source, the light receiver, the optical fiber used in the optical branching and coupling unit, and the optical fiber constituting the fiber loop unit are polarization plane preserving fibers. 光源と、
受光器と、
左回り光・右回り光を伝搬するループ構造を備えたファイバループ部と、
一側が上記光源と上記受光器に接続され、他側が上記ファイバループ部に接続され、光源から出力された光を分岐して上記ファイバループ部に入力し、ファイバループから出力された光を結合して受光器に入力する光分岐結合部と、
左回り光と右回り光に位相差を与える位相変調器とからなり、
ファイバループ部の一部は測定対象に敷設されるセンサケーブルを構成し、ファイバループ部の少なくとも半分はセンサケーブル外に設けられることを特徴とする光ファイバ振動センサ。
A light source;
A receiver,
A fiber loop with a loop structure that propagates counterclockwise and clockwise light;
One side is connected to the light source and the light receiver, and the other side is connected to the fiber loop unit. An optical branching and coupling unit that inputs to the receiver,
It consists of a phase modulator that gives a phase difference between counterclockwise light and clockwise light,
An optical fiber vibration sensor characterized in that a part of the fiber loop part constitutes a sensor cable laid on a measurement object, and at least half of the fiber loop part is provided outside the sensor cable.
センサケーブルは並列に配置された2つの光ファイバ部からなることを特徴とする請求項7に記載の光ファイバ振動センサ。   The optical fiber vibration sensor according to claim 7, wherein the sensor cable includes two optical fiber portions arranged in parallel. ファイバループ部の半分の部分の一部は光ファイバ遅延部を構成することを特徴とする請求項7に記載の光ファイバ振動センサ。   8. The optical fiber vibration sensor according to claim 7, wherein a part of the half of the fiber loop part constitutes an optical fiber delay part. 光分岐結合部は偏光子を有することを特徴とする請求項7に記載の光ファイバ振動センサ。   The optical fiber vibration sensor according to claim 7, wherein the optical branching and coupling unit includes a polarizer. 2つの光ファイバ部は1本の光ファイバを折り返すことにより形成されることを特徴とする請求項7記載の光ファイバ振動センサ。   The optical fiber vibration sensor according to claim 7, wherein the two optical fiber portions are formed by folding one optical fiber.
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